Lehdistötiedote

Uuden tyyppinen tähti antaa vihjeitä magnetarien arvoitukselliselle alkuperälle

17. elokuuta 2023, Turku

Magnetarit ovat maailmankaikkeuden vahvimpia magneetteja. Näitä supertiheitä kuolleita tähtiä, joilla on ultravahvat magneettikentät, löytyy ympäri galaksiamme, mutta tähtitieteilijät eivät tiedä tarkalleen, miten ne muodostuvat. Tutkijat ovat nyt löytäneet yhden aktiivisen tähden, josta todennäköisesti tulee magnetari. Löydössä on käytetty useita teleskooppeja ympäri maailman, mukaan lukien Euroopan eteläisen observatorion ESO:n havaintopaikat. Havainto tarkoittaa uudentyyppisen tähtitieteen kohteen: massiivisten magneettisten heliumtähtien löytämistä. Löytö auttaa myös magnetarien alkuperän selvittämisessä.

Huolimatta siitä, että tähteä HD 45166 on havaittu yli 100 vuoden ajan, sen arvoituksellista toimintaa ei olla kyetty selittämään tavanomaisilla malleilla. Siitä tiedettiin aiemmin vain vähän. Tiedettiin, että se on toinen tähti kaksoistähdessä [1], siinä on runsaasti heliumia ja se on muutama kerta Aurinkoamme massiivisempi.

"Tästä tähdestä tuli pieni pakkomielteeni", sanoi Tomer Shenar, joka on tänään Science-lehdessä julkaistun tähteä koskevan tutkimuksen pääkirjoittaja ja tähtitieteilijä Amsterdamin yliopistossa Alankomaissa. "Tomer ja minä puhumme HD 45166:sta 'zombitähtenä' ", sanoi yksi artikkelin kirjoittajista, ja ESO:n tähtitieteilijä Julia Bodensteiner, jonka kotipaikka on Saksassa. "Tämä ei johdu vain siitä, että tämä tähti on niin ainutlaatuinen, vaan myös siitä, että sanoin leikillisesti, että se muuttaa Tomerin zombiksi".

Tutkittuaan aiemmin samanlaisia heliumpitoisia tähtiä Shenar ajatteli, että magneettikentät voisivat olla tärkeässä roolissa. Magneettikenttien tiedetään vaikuttavan tähtien käyttäytymiseen, ja ne voisivat selittää, miksi HD 45166:ta ei olla kyetty kuvaamaan perinteisillä malleilla. Tähti sijaitsee noin 3000 valovuoden päässä Ykisarvisen tähdistössä. "Muistan Heureka-hetken lukiessani kirjallisuutta: 'Entä jos tähti on magneettinen?', sanoi Shenar, joka toimii tällä hetkellä astrobiologian keskuksessa Madridissa, Espanjassa..

Shenar ja hänen tutkimusryhmänsä päättivät tutkia tähteä useilla tutkimusyksiköillä ympäri maailman. Tärkeimmät havainnot tehtiin helmikuussa 2022 Canada-France-Hawaii-teleskoopilla, jolla voidaan havaita ja mitata magneettikenttiä. Tutkimusryhmä käytti myös ESO:n Chilessä sijaitsevan La Silla observatorion Fiber-Fed Extended Range Optical Spectrograph, eli FEROS-instrumentin arkistoaineistoa.

Kun havainnot oli tehty, Shenar pyysi kolleega Gregg Wadea, Kanadan kuninkaallisen sotakorkeakoulun tähtien magneettikenttien asiantuntijaa, tutkimaan havaintoaineistoa. Waden vastaus vahvisti Shenarin aavistuksen: "Kuule kaveri, olipa tämä mikä tahansa, niin se on ehdottomasti magneettinen".

Shenarin tutkimusryhmä oli havainnut, että tähdellä on uskomattoman voimakas magneettikenttä 43000 gaussia. Tämän ansiosta HD 45166 on tähän mennessä löydetyistä massiivisista tähdistä kaikkein magneettisin [2]. "Heliumtähden koko pinta on yhtä magneettinen kuin voimakkaimmat ihmisten tekemät magneetit", yksi tutkimuksen tekijöistä Pablo Marchant, tähtitieteilijä KU Leuvenin tähtitieteen instituutista Belgiasta, kertoi. 

Tämä havainto merkitsee ensimmäisen massiivisen magneettisen heliumtähden löytymistä. "On jännittävää löytää uudenlainen tähtitieteen kohde", Shenar sanoi, "varsinkin kun se on periaatteessa ollut näkyvillä koko ajan".

Lisäksi se antaa lisää tietoa magnetarien alkuperästä, jotka ovat tiheitä kuolleita tähtiä, joiden magneettikentät ovat vähintään miljardi kertaa vahvempia kuin HD 45166:ssa. Tutkimusryhmän laskelmat viittaavat siihen, että tämä tähti päättää päivänsä magnetarina. Tähden romahtaessa oman painovoimansa alla sen magneettikenttä vahvistuu, ja tähdestä tulee lopulta hyvin tiheä ydin, jonka magneettikenttä on noin 100 biljoonaa gaussia [3] tehden siitä maailmankaikkeuden voimakkaimman magneetin.

Shenar ja hänen tutkimusryhmänsä havaitsivat myös, että HD 45166:n massa on aiemmin raportoitua pienempi, noin kaksi kertaa Auringon massainen. Lisäksi sen tähtipari kiertää paljon suuremmalla etäisyydellä kuin aiemmin uskottiin. Heidän tutkimuksensa myös osoittavat, että HD 45166 muodostui kahden pienemmän heliumpitoisen tähden yhdistyessä. "Tuloksemme muokkaavat täysin käsitystämme HD 45166:sta", totesi Bodensteiner lopuksi.

Lisähuomiot

[1] Vaikka HD 45166 on kaksoistähtijärjestelmä, niin tässä tekstissä HD 45166 viittaa vain heliumpitoiseen tähteen, ei molempiin.

[2] 43000 gaussin suuruinen magneettikenttä on voimakkain magneettikenttä, joka on koskaan havaittu Chandrasekhar-massarajan ylittävässä tähdessä. Massaraja on kriittinen raja, jonka ylittyessä tähdet saattavat luhistua neutronitähdiksi (magnetarit ovat tietyn tyyppisiä neutronitähtiä).

[3] Tekstissä miljardi viittaa yhteen, jota seuraa yhdeksän nollaa, ja biljoona viittaa yhteen, jota seuraa 12 nollaa.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa, joka julkaistaan Science-lehdessä (doi: science.org/doi/10.1126/science.ade3293).

Tutkimuksesa mukana ovat olleet seuraavat tahot: Tomer Shenar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Alankomaat [API], nyt Centre for Astrobiology, Madrid, Espanja), Gregg Wade (Department of Physics and Space Science, Royal Military College of Canada, Kanada), Pablo Marchant (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgia [KU Leuven]), Stefano Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, Yhdistynyt kuningaskunta), Julia Bodensteiner (European Southern Observatory, Garching, Saksa; KU Leuven), Dominic M. Bowman (KU Leuven), Avishai Gilkis (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel), Norbert Langer (Argelander-Institut für Astronomie, Universitӓt Bonn, Saksa; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Saksa), André Nicolas-Chené (National Science Foundation’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Havaiji), Lidia Oskinova (Institut für Physik und Astronomie, Universitӓt Potsdam, Saksa [Potsdam]), Timothy Van Reeth (KU Leuven), Hugues Sana (KU Leuven), Nicole St-Louis (Département de physique, Université de Montréal, Complexe des sciences, Kanada), Alexandre Soares de Oliveira (Institute of Research and Development, Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos, Brasilia), Helge Todt (Potsdam) ja Silvia Toonen (API).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) tekee maailmankaikkeuden salaisuuksien tutkimisen mahdolliseksi kaikille tutkijoille ympäri maailman. Suunnittelemme, rakennamme ja operoimme huippuluokan maanpäälisiä observatorioita, joita tähtitieteilijät käyttävät jännittävien tutkimusongelmien ratkaisemiseen ja populääritähtitieteen edistämiseen. Me edistämme myös kansainvälistä yhteistyötä tähtitieteen alalla. ESO perustettiin hallitustenväliseksi järjestöksi vuonna 1962 ja nykyään ESO:ssa on mukana 16 jäsenvaltiota (Itävalta, Belgia, Tšekki, Tanska, Ranska, Suomi, Saksa, Irlanti, Italia, Alankomaat, Puola, Portugali, Espanja, Ruotsi, Sveitsi ja Yhdistynyt kuningaskunta) yhdessä Chilen isäntävaltion kanssa ja Australian kanssa strategisena kumppanina. ESO:n pääkonttori ja sen vierailijakeskus ja planetaario, ESO Supernova, sijaitsevat lähellä Müncheniä Saksassa. Chilen Atacaman aavikko on upea paikka, jossa on ainutlaatuiset olosuhteet tähtitaivaan tarkkailuun. Se on kaukoputkiemme sijoituspaikka. ESO:lla on kolme havaintopaikkaa: La Silla, Paranal ja Chajnantor. Paranalissa ESO operoi Very Large Telescope (VLT) kaukoputkea ja siihen liittyvää Very Large Telescope Interferometria sekä paikalla sijaitsevia taivaankartoitusteleskooppeja: infrapuna-alueella toimivaa VISTAa ja näkyvän valon alueella toimivaa VLT Survey Teleskooppia. Paranalissa ESO isännöi ja operoi myös Cherenkov Telescope Array South havaintolaitetta, joka on maailman suurin ja herkin gamma-alueella havaitseva observatorio. ESO operoi yhdessä kansainvälisten kumppaneiden kanssa APEX- ja ALMA-observatriota Chajnantorilla, jotka ovat kaksi millimetri- ja alimillimetrin alueella toimivaa havaintolaitetta. Rakennamme parhaillaan Paranalin lähelle Cerro Armazonesille "maailman suurinta silmää taivaalle”, ESO:n Erittäin suurta kaukoputkea (Extremely Large Telescope, ELT). Santiagossa, Chilessä sijaitsevista toimipisteistämme tuemme toimintaamme Chilessä ja olemme yhteydessä chileläisiin yhteistyökumppaneihin ja yhteiskuntaan.

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• Kuvia ESO:n La Sillan observatoriolta 
• Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
• Tukija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

Tomer Shenar
University of Amsterdam and Centre for Astrobiology
Amsterdam and Madrid, the Netherlands and Spain
Sähköposti: t.shenar@uva.nl

Julia Bodensteiner
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Puh.: +49-89-3200-6409
Sähköposti: julia.bodensteiner@eso.org

Gregg Wade
Royal Military College of Canada
Puh.: +1 613 541-6000 ext 6419
Sähköposti: Gregg.Wade@rmc-cmr.ca

Pablo Marchant
Institute of Astronomy, KU Leuven
Leuven, Belgium
Puh.: +32 16 33 05 47
Sähköposti: pablo.marchant@kuleuven.be

Lida Oskinova
Institute for Physics and Astronomy, University of Potsdam
Potsdam, Germany
Puh.: +49 331 977 5910
Sähköposti: lida@astro.physik.uni-potsdam.de

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media